Sondenwindensteuerung Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine
Sondenwindensteuerung, beispielsweise zur Feststellung der SchütthÖho
der
Füllung von Hochöfen, von Schachtöfen, Bunkern, der Höhe von Halden und
dergl. Die Feststellung der SchÜtthöhe ist dann erforderlich, wenn die Höhe nicht
eingesehen werden kann bzw. wenn eine bestimmte SchÜtthÖhe weder Überschritten noch
unterschritten werden soll. Es ist bereits eine Sondenwindensteuerung bekannt gewordon,
bei der eine an einem Seil hängende Sonde von einem im lIi)boi.r.n eingeschalteten
Schleifringläufermotor angetrieben, aber ein so großer Schlupf erzeugt wird, daß
die Sonde den Motor entgegen seinem Drehmoment durchzieht und das Seil bei Auflage
der Sonde auf dem SchÜttgut straff gehalten wird. Eine solche bekannte Ausführungsform.
ist in Figur 1 am Beispiel eines Hochofens schematisch dargestellt. Hierbei
ist der Hochofen mit 10 und das Schüttgut mit 12 bezeichnet. Auf dem.Schüttgut
12 liegt eine Sonde 14 auf, w("lcli,?, Über ein Seil 161 die über eine Umlenkrolle
18 gefÜhrt ist, init einer Seilwinde 20 in Verbindung steht. Die Seilwinde
wird von einem Asynchronschleifringläufermotor 22 angetrieben. Eine Bremse 24 dient
zur Feststellung der Seilwinde 20. In Figur 2 ist eine bekannte Schaltungsanordnung
dargestellt. Der Motor 22 wird über das StänderschÜtz 26 von dem Drehstromnetz
28 gespeist. Die Speisung des BremslÜfters 30 der Bremse 24 erfolgt
ebenfalls Über das StänderschÜtz 26.
Bei dieser bekannten
AusfÜhrungsform steht der Läufer des Motors 22 mit einem Läuferwiderstand
32 in Verbindung. Um den Schlupf des Motors 22 zu-verändern, ist ein LäuferschÜtz
34 vorgesehen,-mit welchem wie in Figur 2 dargestellt, ein Teil des Läuferwiderstandes
32 kurz geschlossen wird. Hierbei ergibt sich die in Figur 3 d-argestellte
Drehzahl-Drehmomentencharakteristik. Auf der Ordinate ist die Drehzahl und auf der
Abezisse sind die Drehmomente aufgetragen. Der obere Teil zeigt die Kennlinie für
das Heben der Sonde 36 bei eingeschaltetem Läu.Zerschütz 34. Wie ersichtlich,
ist die Kennlinie 36 in. dem dargestellten Bereich eine Gerade. Die Kennlinie
für Senken der Sonde ist mit 38 bezeichnet. Diese Kennlinie ergibt sich bei
offenem SchÜtz 34. Sie ist naturgedäß ebenfalls eine Gerade. Infolge des steilen
Verlaufes dieser Kennlinie ist (lie Senkgeschwindigkeit nicht eindeutig bestimmt.
Eine üindeutige Be-,-stimmung der Senkgeschwindigkeit ist aber deshalb notwgn(lif-"
weil die-Sonde mit zu hoher Geschwindigkeit auf das Schüttgui, auftreffen kann.,Die
Folp davon ist, daß die Sondenstange umfallen kann, das Seil nicht mehr straff gehalten
wird und Schlingen bilden kann, was wiederum eine sch-qerwiegendE-, StÖr#ng der
Arbeitsweise zur Folge haben kann. Bei der bekannten AusfÜhrungsform einer Sondenwindens-beueruni,;
werden SchaltschÜtze angewendet, mit denen der Läuferwiderstand geschaltet wird.
Häufig werden die Sonden im Tastbetrieb be*b,:»ttigt, bei dem die Sonden in kurzen
Zeitabständen auf und ab gefahren werden. Die Läuferschütze sind daher.hohen Bezanspruchu
gen ausgesetzt und erreichen sehr schnell die Grenze der mEc.-ianischen Lebensdauer.
Der vorliegenden Erfindung liegt nun eine Sondenwindensteuer-t.Inp, zugrunde, mit
der erreicht wird, daß die Senkgeschwindigkeit
einen vorher eingestellten
Betrag nicht überschreiten kann und daß verhindert wirdg daß die Sonde beim Auftreffen
auf das Schüttgut umfällt bzw. daß das Seil abrollt und Schlingen bildet.
Der vorliegenden Erfindung liegt weiterhin die Schaffung einer Sondenwindensteuerung
zugrunäe, bei der die durch den Tastbetrieb bedingte starke mechanische Beanspruchung
beweglicher Teile, wie Schütze, beseitigt wird. Gemäß der vorliegenden Erfindung
geschieht dies dadurch, daß die Steuerung des Sondenwindenmotors über kontaktlose
Funktionsglieder erfolgt. Gemäß -inem weiteren Merkmal der Erfindung wird der Schlupf
des die Sonde antreibenden Schleifringläufermotors durch eine, in den Läuferkreis
eingeschaltete steuerbare Drossel verändert. Es ist auch mÖglich, den Schlupf des
die Sonde antreibenden Schleifringläufermotors durch einen in den Läuferkreis einceschalteten
gepulsten Widerstand oder dergl. zu verändern. Zweckmäßig werden fÜr das Pulsen
des Widerstandes oder dergl. steuerbare Stromrichter angewendet. Um zu erreichen,
daß das Drehmoment des Antriebsmotors bei einer bestimmten Geschwindigkeit stark
änsteigt, wird gem.Uß weiteren wesentlichen Merkmal der Erfindung die Absenki,-esclii-ii--"-digkeit
der Sonde über einen einstellbaren Schwellwert Dies kannvorteilhaft dadurch geschehen,
daß die Läuferspinniiiii-, des Antriebsmotors gemessen und gleichgerichtet einein
Schwellwert in Form einer Spannung entgegengeschaltet wird und der Unterschied zwischen
beiden Spannungen eine Steuerwicklung der steuerbaren-Läuferdrossel beeinflußt.
Die Erfindung ist in den Figuren 4 bis 8 beispielsweise dargestellt, wobei
der mechanische Aufbau der in Figur 1 dargestellten Anordnung entspricht.
Wie
aus Figur 4 ersichtlich, ist der Sondenwindenmotor 22 unmittelbar mit dem Drehstromnetz
28 verbunden. Diese Anordnung ist deswegen möglich, weil der Motor 22 mit
Blechpaketen aus verlustarmen Eisenblechen aufgebaut,ist. Der Läufer des Motors-22
steht Über-einen Widerstand 40 mit der steuerbaren Dross el 42 in Verbind=-g, welche
zur Verbesserung des Momentenverlaufes mit einem parallel geschalteten Widerstand
44 versehen ist. Die-Verbesserung des Momentenverlaufes wird durch die Widerstände
40 und 44 dadurch erreicht, daß eine Tei" lung des Läuferstromes auf Ohm'sc*he
Widerstände und den induktiven Widerstand der steuerbaren Drossel 42 vorgenommen
wird. Um zu erreichen, daß im Gegensatz zu der Kennlinie 38 von Figur
3
eine geknickte Kennlinie 46 nach Figur 5 entstehte wird gemäß der
vorliegenden Erfindung ein Schwellwert eingefÜhrt, mit dem erreicht wird, daß die
Drehmoment-Drehzahlkennlinie an der geL wÜnschten Stelle umknickt, d.h. daß beim
Senken das Drehmoment von einer bestimmten Drehzahl an stark ansteigt. Zu diesem
Zweck wird ein Schwellwert gebildet. Dies geschieht in dem mit 48 bezeichneten Gerät,
welches in Figur 6 in die Einzelheiten eingehend, dargestellt ist. Das Schwellwertbildungsgerät
48 enthält einen Gleichrichter 50,
der über die Leitungen
52 von der Spannung des Läufers des Motors 22 gespeist wird. Der Gleichstromausgang
dieses Gleichrichters 50 geht einerseits auf den verstellbaren Abgriff
52
eines Spannungsteilers 54, der von dem Gleichrichter 56 gespeist
wird. Der GleiChrichter 56 wird mit einer konstanten Spannung 28 - -
aus
dem Netz gespeist. Der Schwellwert des Gerätes 148 wird Über die Leitungen
58 der Wicklung 60-der.steuerbaren Drossel 42 zugeführt. Dem Spannungsteiler
54 ist dabeieine Diode 62
nachgeschaltet, mit der er reicht"wird, daß die
Wicklung 60
nur dann von einem Strom durchflossen wird, wenn die vom Gleichrichter
50
abgegebene Gleichspannung größer ist als die an dem Spannungsteiler 54 liegende,
vom Gleichrichter 56 abgegebene Gleichspannung. Die Wicklung 60 wird
also nur dann wirksam, wenn die'Drehzahl des Motors 22 einen bestimmten Wert Überschreitet
bzw. wenn die Läuferspannung des Motors 22 einen bestimmten Wert erreicht hat. Dieser
Swellwert ist durch den Abgriff 52 einstellbar. Die steuerbare Drossel ist
außerdem mit einer Wicklung 64
verseheng welche zur Festlegung des Arbeitspunktes
der steuerbaren DrGssel dient. Diese Wicklung wird aus einem Netzgerät
66
gespeist, von welchem eine konstante Spannung abgegeben wird. Dieses Netzgerät
66 dient ebenfalls zur Speisung des Gleichrichters 56 des Schwellwertbildungsgerätes
11-8.
Zur Umschaltung von Heben auf Senken der Sonde ist ein logisclies Funktionaglied
68 vorgesehen, Über welches eine weitere Wicklung 70 der steuerbaren
Drossel gespeist wird. Das logische Funktionsglied 68 ist beispielsweise
ein Verstärker. Ferner wird die Bremse 72 Über einen Verstärker 74 gesteuert. Nachstehend
sei die Arbeitsweise dieser Einrichtung beschrieben. Es sei angenommen, daß die
Einschaltun,- der Anlage mib dem .Abwärtsfahren der Sonde beginnt. Erhält das Netz
28 ""1),-inniinf,-9 dann erhält der Ständer dez Motors 22 Spannung, die steuerbare
Drossel 42 ist über den Vorstrom der Wicklung 64 so eingestellt, daß sich die Kennlinie
bei der Drehzahl Null ergibt. Dabei ist die Bremse 72 noch nicht erregt und
die Bremse hält den Motor im Stillstand. Wird jetzt Über den Verstärke]
74 die Bremse 72
erregt und gelÜftet, dann senkt sich die Sonde durch
ihr
Eigengewicht ab. Die Senkgeschwindigkeit der Sonde wird nach
Maßgabe des Schwellwertes'der Schwellwerteinrichtung 48 in Abhängigkeit der diesem
zugefÜhrten Spannungen begrenzt. Trifft die Sonde auf das SchÜttgut auf, dann wird
das Sondenseil mit dem in Figur 5 bei der Drehz-ahl Null entstehenden Drehmoment
gespannt. Soll die Sonde hochgezogen werden, dann wird Über den Verstärker
68 die Steuerstromwicklung 70 erregt. Damit ergibt sich die Kennlinie
76 von Figur 5.
In der Figur 7 ist eine Ausführungsform der
Erfindung dargestelltg bei welcher anstelle -der steuerbaren D.,ossel ein Widerstand
80 angewendet wird, der von einem steuerbaren Gleichrichter 827 z.B.
einer steuerbaren Siliziumzelle intermittierend kurzgeschlossen wird. Dem Widerstand
80 wird der Läuferstrom nach der Gleichrichtung in-der Gleichrichtereinheit
84 als Gleichstrom zugeführt. Der steuerbare Gleichrichter 82 wird durch
7,ufÜhrung von Steuerimpulsen über die Leitung 86 leitfähig gemacht. Zur
Löschung des Stromdurchflusses'du-rch den steuerbaren Stromrichter 82 werden
beispielsweise Kondensatorstromstöße an den Stromrichter angelegt. Diese Maßnahme
ist an sich bekannt und daher nicht in die Einzelheiten eingehend dargestellt. Die
übrige Anordnung entspricht in ihrem Au » fbau und in ihrer Wirkungsweise
praktisch der Anordnung nach Figur 4. Auch wircl bei dieser Anordnung nach Fig-
7 praktisch dieselbe Kennlinie IK fÜr das Senken der Sonde erzielt, wie in
Figur 5, dargestellt jedoch mit der Ausnahme, daß wie aus Figur
8 hervorgeht, die Kennlinie 88 für den kurzgeschlossenen Widerstand
80 eine Geradt ist. Zu der Anordnung nach Figur 7 ist im Vergleich
mit der nach Figur 4 ein Steuergerät 90 hinzugekommen, welches, wie die
steuerbare
Drossel von dem Schwellwertbildungsgerät 148, dem Netzgerät 66 und dem logischen
Funktionsglied 68 gespeist wird. Anstelle der Einwirkung, der von diesen
Geräten ausgehenden Steuergeräten auf die Steuerwicklungen der steuerbaren Drosseln,
erfolgt in dem Steuergerät 50 die Bildung eines Steuersignals in Gestalt
von Impulsen zur Steuerung des steuerbaren Stromrichters 82.